Лёд и Снег • 2013 • № 4 (124)
УДК 551.583+551.324.433
Метеорологические условия высокогорной части Республики Алтай: современные характеристики, оценки изменчивости, влияние на режим ледников
© 2013 г. Н.К. Барашкова1, М.А. Волкова1, И.В. Кужевская1, Н.Н. Чередько2
1Томский государственный университет; 2Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН, г. Томск
meteo@ggf.tsu.ru
Статья принята к печати 8 мая 2013 г.
Гляциоклиматические показатели, изменения ледников, элементарный циркуляционный механизм. Changes of glaciers, elementary circulation mechanism, glaciological and climatic indicators.
По данным метеорологических и гляциологических наблюдений с привлечением статистических методов кластерного, гармонического и корреляционного анализов оценены тенденции изменения аккумуляции, абляции и баланса массы ледников Актру в 1940-2010 гг. Исследован гляциоклиматический эффект атмосферной циркуляции рассматриваемого района с привлечением типизации Б.Л. Дзердзеевского. Показано, что аккумуляция и баланс массы ледника Малый Актру увеличивались в течение всего рассматриваемого периода. Абляция интенсивно уменьшалась в 1995-2010 гг., на которые приходится и наиболее интенсивное увеличение баланса массы ледника.
Ледники относятся к одному из наиболее чувствительных индикаторов климата Земли. Их баланс и размеры быстро реагируют на изменения таких метеорологических характеристик, как атмосферные осадки и температура воздуха. Мониторинг состояния ледников Алтая, начатый В.В. Сапожниковым и братьями Б.В. и М.В. Троновыми, позволил накопить к настоящему времени обширный материал по их состоянию и динамике. Особое внимание при этом уделялось исследованию горноледникового бассейна Актру, где с 1971 по 1995 г. функционировала метеостанция со стандартным объёмом наблюдений. Ледники Актру признаны опорными объектами в Сибири и включены в Мировую сеть мониторинга ледников [5]. Цель настоящего исследования — оценка гляциометеорологических условий высокогорной части Алтая. Исходными материалами служили данные стандартных наблюдений на метеостанциях Алтайского региона за последние 60 лет и имеющийся в лаборатории гляциоклиматологии Томского государственного университета архив гляциологических характеристик ледников Алтая.
Результаты исследований
Для высокогорной части Алтая выполнен совместный анализ циркуляционных процессов в атмосфере, значений аккумуляции, абляции, баланса ледника Малый Актру и показателей температурного режима у поверхности земли.
В результате кластерного анализа поля средней месячной приземной температуры воздуха район исследований мы отнесли к 4-му классу (рис. 1). Качество классификации подтверждается тем, что внутриклассовые расстояния в 2—5 раз меньше межклассовых. Территория 4-го класса относится к наиболее высокогорной части Алтая, где расположены метеостанции Ак-Кем, Актру, Бертек, Кара-Тюрек, Кош-Агач, а также Уландрык, территориально находящаяся вблизи данного класса. Район характеризуется самыми низкими на исследуемой территории годовыми температурами и наибольшими внутриклассовыми различиями (табл. 1). Эти станции расположены ближе всего к центру азиатского антициклона, что способствует формированию здесь сурового климата.
Циркуляционные процессы. Метеорологические условия, от которых зависит режим ледников, определяются крупномасштабными циркул яционными процессами в атмосфере. Поэтому важно установить гля-циоклиматический эффект атмосферной циркуляции применительно к высокогорной части Алтая. Состояние атмосферной циркуляции, как и в работе [4], оценивалось с привлечением типизации Б.Л. Дзердзеевского [3]. Подсчитывалась повторяемость элементарных циркуляционных механизмов (ЭЦМ) по периодам аккумуляции и абляции ледника Малый Актру. Условной границей периодов аккумуляции и абляции принята дата устой-
Рис. 1. Распределение классов температуры воздуха на территории Алтайского региона [1]
Fig. 1. Distribution of the air temperature of the classes in the Altai region area [1]
Таблица 1. Характеристика классификации поля температуры в регионе
Класс Число Средняя темпе- Дисперсия, Средний коэффи- Внутриклассовое Межклассовое расстояние, °С
станций ратура, °С °С2 циент корреляции расстояние, °С 2 3 4
1 21 2,5 172 0,99 0,17 0,32 0,25 0,77
2 3 4,0 106 0,99 0,20 0,43 0,88
3 4 0,0 164 0,99 0,20 0,52
4 5 -4,1 153 0,97 0,36
чивого перехода через 0 °С среднесуточной температуры воздуха на нижней границе ледника. Окончание периода абляции (или начало нового балансового года) соответствует времен и пол ного покрыти я ледника устой чивым снежным покровом и переходом среднесуточной температуры воздуха через 0 °С в сторон у отрицательных значений. Однако в этот период нередки возвраты тепла, в результате которых в лажность снежного покров а при о тсутстви и талого стока с ледника может увеличиваться. Этот снег — начальная стадия формирования зимнего баланса массы ледника следующего балансового года [5].
Начало периода аккумуляции (конец августа — начало сентября), как правило, связано с серией мощных и интенсивных снегопадов, обусловленных выходом циклонов с Баренцева и Карского морей, а также со смещением северо-западных циклонов и формированием высотного циклона над Горным Алтаем [6]. Окончательный период установления устойчивых отрицательных температур воздуха харак-
теризуется образованием области повышенного давления в виде отрогов азиатского антициклона и проникновением холодного арктического воздуха в высокогорье Алтая [5, 6].
Из общих годовых величин аккумуляции А и абляции С, а также внутреннего питания /складывается годовой баланс массы Ь: Ь = С — А, + / Продолжительность периодов аккумуляции С и таяния на ледниках Актру весьма существенно изменяется по годам и зависи т о т характера (о со б ен но с тей) ц и рку-ляционных процессов в атмосфере. Корреляционный анализ повторяемости (дней) ЭЦМ и составляющих баланса массы ледника (в удельных единицах — г/см2) позволил установить гляциологически эффективные ЭЦМ, которые наиболее благоприятны (на 5%-м уровне): 1) для накопления льда Ct — ЭЦМ 11а; 2) для потери запасов льда А — 7ал; 3) для баланса массы Ь — 5г. В то же время значимые обратные связи с указанными гляциологическими показателями наблюдаются с ЭЦМ 3 и 13з (С,), 5г (А,) и 7ал (Ь).
Так, ббльшим значениям Ct отвечают процессы подтипа 11а, относящиеся к северной меридиональной группе и в целом доминирующие в период аккумуляции. При данном подтипе процессов азиатский антициклон занимает почти весь материк, а постепенное распространение арктического воздуха к югу усиливает антициклон и способствует его стационарности. Циклоническая деятельность над океанами связана с арктическим фронтом и регенерацией на нём полярно-фронтовых циклонов. Часть циклонов достигает Северного Ледовитого океана (Новой Земли и Карского моря). Отметим, что в тёплое полугодие при ЭЦМ 3 Горный Алтай находится в области высокого давления, обусловленного местными условиями, что способствует усилению абляции. При ЭЦМ 13з мощный стационарный антициклон, занимающий почти весь Евразийский материк, блокирует западный перенос в умеренных широтах и таким образом препятствует выпадению осадков. Интенсивная абляция ледника связана с процессами подтипа ЭЦМ 7ал, при которых наблюдается активная циклоническая деятельность на полярном фронте. Данный ЭЦМ отличается также повышенной повторяемостью в период абляции. ЭЦМ 5г, наоборот, препятствует процессам таяния летом, так как он присутствует в основном в холодный период при наличии устойчивого и обширного зимнего азиатского антициклона, который усиливается арктическими вторжениями, направленными на восток Азии [3]. В то же время процессы, обусловленные ЭЦМ 5г, имеют положительную, а ЭЦМ 7ал — отрицательную связь с годовым балансом. Это можно объяснить тем, что годовой баланс массы ледника Малый Актру определяется в значительной мере аккумуляцией, а не абляцией.
В процессе исследований установлены следующие циркуляционные условия динамики составляющих баланса массы ледника. Так, период увеличения Ct с начала ХХ в. до достижения максимума (138 г/см2) в 1921 г. характеризуется повышенной повторяемостью северной меридиональной циркуляции (в частности, ЭЦМ 11а) в холодное время года с главными максимумами в 1921, 1919 и 1917 гг. С 1922 по 1935 г. в циркуляционные сезоны предвесенья и зимы отмечается уменьшение влияния обеих характеристик (Ct и ЭЦМ). В 1985—1995 гг. число дней с подтипом
ЭЦМ 11а вновь возрастает, как и составляющие баланса массы ледника.
Годовой баланс массы ледника, тесно связанный с величиной аккумуляции, уменьшается при усилении зональной формы циркуляции. Абляция ледника в летний период, наоборот, зависит от активности зональных потоков (ЭЦМ 7ал). Прослеживается их общий рост в первой половине ХХ в. Во второй половине рассматриваемого периода зональные процессы ослабевали. Аналогичная тенденция отмечалась и у величин At, но только до 1985 г. Рост At в последние десятилетия, очевидно, связан с глобальным потеплением, которое сопровождается усилением южной меридиональной циркуляции. Потепление, начавшееся в середине 1970-х годов, привело также к увеличению в холодный период года осадков, а следовательно, и аккумуляции. Выявленные связи между изменениями характеристик баланса массы ледника Малый Актру и общей циркуляцией атмосферы позволяют считать ЭЦМ хорошим индикатором и объективным показателем колебаний режима ледников и в целом климата исследуемого региона.
Гляциоклиматические показатели. Связь между оледенением и климатом, выражаемая зависимостью Ледники = /(климат, рельеф), можно конкретизировать при помощи гля-циоклиматических показателей, в лучшей степени разработанных для горно-ледникового бассейна Актру [7]. В нашем исследовании рассматриваются гл яциоклимати ческие показатели, характеризующие термический режим по данным метеонаблюдений (суточного, месячного разрешения) за период 1939—2009 гг.: 1) даты устойчивого перехода среднесуточной температуры через 0 °С — D 0; 2) продолжительность периода с положительными темпе
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.